Four-Thirds-Standard

Four-Thirds-Logo

Vergleich gängiger Sensorformate

Der Four-Thirds-Standard (oder kurz Four Thirds) ist ein von den Unternehmen Olympus und Kodak entwickelter, speziell auf digitale Spiegelreflexkameras abgestimmter Standard für Objektivanschlüsse. Dabei erfolgte von Anfang an keine Rücksichtnahme auf herkömmliche Objektive, Kameras oder Sensorgrößen. Dadurch konnten sowohl Kompatibilitätsprobleme mit alten Komponenten als auch Kompromisse bei der Auslegung der neuen Komponenten umgangen werden. Die erste entsprechende Kamera, die Olympus E-1, wurde im Herbst 2003 vorgestellt.

Der Standard definiert unter anderem die Sensorausmaße, das Objektivbajonett samt Kommunikationsprotokoll, den Abbildungskreis und das Auflagemaß, aber auch optische Anforderungen wie den maximalen Winkel zwischen auf den Sensor treffenden Lichtstrahlen.

Namensherkunft

Namensgebend für den Standard ist das Außenmaß des Sensors (nicht dessen effektive Bilddiagonale), definiert nach dem traditionellen Messverfahren der Nominalgröße von Bildsensoren anhand der Größe der entsprechenden Vakuum-Bildaufzeichnungsröhre, angegeben als Durchmesser der entsprechenden Röhre in Zoll.

Bei einem Four-Thirds-Bildsensor entspricht die Bildgröße demnach der Größe des Bildes, welches auf der lichtempfindlichen Fläche einer Bildaufzeichnungsröhre mit dem Außendurchmesser vier Drittel Zoll dargestellt werden kann. Typischerweise betrug bei derartigen Röhren der Durchmesser der nutzbaren Fläche etwa zwei Drittel des Außendurchmessers, woraus sich die Sensordiagonale von knapp 22 Millimetern erklärt. Mit dem Bild-Seitenverhältnis 4:3 hat die Namensgebung Four Thirds (engl. „Vier Drittel“) also nichts zu tun.

Sensorgröße

Standardisiert ist die Bilddiagonale von Four-Thirds-Sensoren. Sie beträgt mit 21,633 mm exakt die Hälfte der Diagonale des Kleinbildformates (43,267 mm), was einem Formatfaktor von 2,0 entspricht. Objektive mit Brennweiten zwischen 20 und 25 mm sind damit für dieses Format Normalobjektive.

Die meisten Kameras haben einen Sensor mit einem Seitenverhältnis von 4:3 und einem optisch wirksamen Bereich von 17,31 mm × 12,98 mm (Fläche 224,64 mm²).

Die Panasonic DMC-GH1 und die DMC-GH2 haben einen übergroßen multi-aspect-Sensor mit 18,89 mm × 14,48 mm. Das ermöglicht für die Seitenverhältnisse 4:3 (4608 × 3456 Pixel, 17,31 mm × 12,98 mm), 3:2 (4752 × 3168 Pixel, 17,85 mm × 11,90 mm) und 16:9 (4976 × 2800 Pixel, 18,69 mm × 10,52 mm) die Nutzung der größtmöglichen Diagonale (Angaben für die DMC-GH2).

Lizenznehmer

Aufgrund einer offenen Lizenzpolitik steht es jedem Hersteller frei, dem Standard entsprechendes Zubehör für das System auf den Markt zu bringen. Kompatible Komponenten verschiedener Hersteller sollen so miteinander kombiniert werden können. Die folgenden Hersteller unterstützen den Standard offiziell: Astrodesign, Cosina, Eastman Kodak Company, Fuji Photo Film, Leica Camera, Matsushita Electric Industrial (Panasonic), Olympus Imaging, Sanyo Electric, Carl Zeiss, Schneider-Kreuznach, Sigma, Tamron und Tokina.

Micro Four Thirds

Micro-Four-Third-Kamera Olympus PEN E-P2 und zum Vergleich die Kompaktkamera Panasonic Lumix DMC-LX3

Anfang August 2008 wurde von Panasonic und Olympus als Weiterentwicklung des Four-Thirds-System-Standards der sogenannte Micro-Four-Thirds-System-Standard vorgestellt. Mit diesem sind kompakte Kamerasysteme mit Wechselobjektiven möglich. Der neue Standard verwendet ein etwa halb so großes Auflagemaß von nur 21 mm, was einen Einsatz bei Spiegelreflexkameras praktisch unmöglich macht. Der Bajonettanschluss ist bei unverändertem Sensorformat um 6 mm enger. Der Wegfall des Schwingspiegels ermöglicht eine größere Freiheit bei der Objektivkonstruktion; vor allem im Weitwinkelbereich kann die Hinterlinse des Objektivs ähnlich wie bei Sucherkameras näher an den Sensor rücken.

Mit einem Adapter und durch die elektrische Kompatibilität ist zudem die Verwendung von Objektiven des Four-Thirds-Standards möglich, obwohl Micro Four Thirds mit elf Kontakten zwei mehr als der normale Four-Thirds-Standard aufweist. Die zusätzlichen Kontakte sind für Videoanwendungen vorgesehen.

Die erste Kamera, die für Micro Four Thirds vorgestellt wurde, war die Panasonic LUMIX DMC-G1. Diese noch stark an konventionelle Spiegelreflexkameras angelehnte Kamera verfügt über Live-View und einen elektronischen Sucher. Diese Art Kamera rechnet man inzwischen zu einer neuen Klasse, für die zwei Bezeichnungen üblich sind: zum einen „EVIL“ (= electronic viewfinder, interchangeable lens, engl. für „elektronischer Sucher, Wechselobjektiv“), zum anderen „CSC“ (= compact system camera). Eine andere Bauweise, die eher an klassische Kompaktkameras erinnert, wird mit der PEN-Serie von Olympus verwirklicht. Panasonic bietet inzwischen ähnliche Modelle mit der GF-Serie an.

Wichtige Merkmale

Olympus E-1

Anforderungen an die Objektive

Objektive des Four-Thirds-Standards besitzen grundsätzlich das Bajonett des Systems. Weiterhin gibt es Grenzwerte für die Auffächerung des aus dem Objektiv austretenden Lichtstrahls. Dieser soll möglichst parallel sein, da digitale Bildsensoren (im Gegensatz zu chemischem Film) ihre volle Empfindlichkeit nur bei senkrecht auftreffendem Licht entfalten (siehe auch Telezentrik). Der im Standard geforderte Bildkreis ist im Verhältnis zur Sensorgröße verhältnismäßig groß, um eine gleichmäßige Ausleuchtung des Sensors zu erreichen. Diese Vorgaben wirken insbesondere bei weitwinkligen Objektiven und bei Offenblende einer Vignettierung des Bildes entgegen.

Wie bei den meisten Digitalkameras weicht die Sensorgröße von den Ausmaßen des 35-mm-Kleinbildfilms ab, der wegen seiner einst enormen Verbreitung als Referenz dient. Durch seine geringere Größe ergibt sich bezüglich des Bildausschnitts eine scheinbare Verdoppelung der Brennweite.

Durch die geforderte kleinere Abbildungsfläche haben auch lichtstarke Objektive kleinere Ausmaße, was sich durch ein geringeres Gewicht bemerkbar macht.

Schärfentiefe

Die Schärfentiefe eines Four-Thirds-Objektiv an einem Four-Thirds-Sensor ist bei gleicher Blendenzahl und gleicher Perspektive und gleichem Bildausschnitt etwa doppelt so groß wie bei Sensoren mit Kleinbildgröße.

Genauer gesagt entspricht ein Four-Thirds-Objektiv mit f=150 mm und einer Blendenzahl f/d=2,8 genau einem Kleinbildobjektiv an einem Kleinbildsensor mit f=300 mm und f/d=5,6.

Um mit einer dem Kleinbildformat entsprechenden Schärfentiefe Objekte oder Personen vor einem diffusen Hintergrund mit Four Thirds "freizustellen", muss man mit diesem Sensorformat zwei Stufen aufblenden. Ein Four Thirds-Objektiv bildet also bereits bei f2.0 den Bereich scharf ab, den eine Kleinbild-Linse erst bei f4.0 scharf abzeichnet. Da die FT-Objektive der Oberklasse jedoch nur um eine Blendenstufe größer sind als equivalente Linsen für das Kleinbildformat, erreicht das Four Thirds-Format somit nicht ganz das Freistellungspotenzial der größeren KB-Sensoren bei Offenblende. Die größere Schärfentiefe des FT-Formates ist allerdings immer dann von Vorteil, wenn mehrere Personen oder Objekte fotografiert werden sollen, die nicht auf der gleichen Schärfeebene stehen (z.B. ein Gruppenfoto in mehreren Reihen) oder wenn der Hintergrund mit in den Bildaufbau einbezogen werden soll. Wünschenswert ist der Zugewinn an Schärfentiefe auch in der Makrofotografie, da mit der Nähe zum Objekt auch die Schärfentiefe abnimmt.

Grundrauschen und Dynamikauflösung

Da der Signalpegel eines (idealen) Sensorelements proportional zur Menge des einfallenden Lichts und damit (bei gleichbleibender Lichtdichte) auch proportional zur Fläche des Sensors ist, ist bei einem kleineren Sensor die Dynamikauflösung geringer. Bei der notwendigen Verstärkung wird unter anderem unerwünschtes thermisches Rauschen mitverstärkt, was dazu führt, dass kleinere Sensoren tendenziell ein schlechteres Signal-Rauschverhältnis zeigen.

Unter den Spiegelreflexkameras ist der Four-Thirds-Sensor zur Zeit der kleinste. Die konkurrierenden Spiegelreflexkameras mit APS-C-Sensoren besitzen Sensoren mit etwa 56 Prozent (Canon EF-S) bzw. 78 Prozent (Nikon DX, Pentax, Sony DT) mehr Fläche. Sensoren im 35-mm-Kleinbildformat haben gar die etwa 4-fache Größe. Verglichen mit den Sensoren der meisten Kompaktkameras weist ein Four-Thirds-Chip allerdings immer noch eine etwa 5x (1/1,7"-Sensoren) bis 16x (1/3"-Sensoren) so große Fläche auf.

Vergleich der Sensorgrößen zwischen 35-mm-Kleinbildformat / digitales Vollformat, APS-C / DX und Four Thirds

Wird ein Motiv einer bestimmten Helligkeit unter einem vorgegebenen Winkel abgebildet, ist hierzu bei Four Thirds eine um etwa 20 Prozent geringere Objektivbrennweite notwendig als zum Beispiel bei einer Kamera mit APS-C-Sensor. Vergleicht man entsprechende Objektive mit gleicher Blendenzahl, ist die tatsächliche Apertur also im Fall von Four Thirds um 20 Prozent kleiner, was einer Verringerung der einfallenden Lichtmenge um etwa ein Drittel entspricht. Dies hat eine um etwa 30 Prozent reduzierte Dynamikauflösung zur Folge, verbunden mit einer Erhöhung des Grundrauschens um etwa 50 Prozent. Es ist zu beachten, dass bei dieser Abschätzung Unterschiede in der Sensortechnologie zwischen den Kamerasystemen außer acht gelassen wurden (die tatsächlichen Leistungsunterschiede zwischen zwei konkreten Kameramodellen können also merklich geringer oder auch mitunter deutlich größer ausfallen).

In der Praxis spielt die reduzierte Dynamikauflösung meist eine eher untergeordnete Rolle, da die erzielten Werte weiterhin außerhalb dessen liegen, was ein Ausdruck oder ein JPEG-Bild wiedergeben können. Das erhöhte Grundrauschen stört jedoch, wenn bei dunkler Umgebung kein Blitz eingesetzt werden soll und stattdessen mit einer hohen ISO-Einstellung, also einer hohen Verstärkung, gearbeitet werden muss. Zudem kann es in Aufnahmesituationen von Bedeutung sein, bei denen in Motiven mit sehr großer Bilddynamik (eigentlich unterbelichtete) Bereiche nachbearbeitet und aufgehellt werden sollen.

Kompensieren kann man das – genauso wie die vergrößerte Schärfentiefe – durch Objektive mit einer um zwei Blendenstufen besseren Blendenzahl als beim Kleinbildformat.

Kommunikation zwischen Kamera und Zubehör

Ein zentrales Merkmal des Systems sind intelligente Komponenten, welche über elektrische Kontakte untereinander über ein im Standard ebenfalls definiertes Protokoll kommunizieren.

Auf diese Weise werden Fokusdaten, Blendenwahl und Brennweite wie bei konkurrierenden Systemen elektronisch zwischen Kamera und Objektiv übermittelt. Das Four-Thirds-System kann darüber hinaus Eigenheiten des Objektivs wie beispielsweise Kennlinien der Verzeichnung oder Vignettierung an die Kamera übertragen, was eine digitale Kompensation von Abbildungsfehlern ermöglicht.

Abwärtskompatibilität

Da es sich bei Four Thirds um eine Neuentwicklung handelt, existiert zunächst keinerlei vollständige Abwärtskompatibilität zu anderen Systemen. Hinzu kommt, dass das vorherige OM-System des Herstellers Olympus ein rein mechanisches Bajonett ohne automatische Fokussierung oder Blendensteuerung verwendete, hier also keine Rücksicht auf Kompatibilität genommen werden musste. OM-Objektive können per Adapter-Ring am Four-Thirds-Bajonett betrieben werden. Das gilt ebenso für eine Reihe weiterer systemfremder Objektive.

Kameragehäuse

Four Thirds

Bisher vorgestellte Modelle des Four-Thirds-Standards in der Reihenfolge ihrer Vorstellung in der Öffentlichkeit sind:

2003	2004	2005	2006	2007	2008	2009	2010
E-11	E-300	E-500	E-3302,5	E-4102	E-4202	E-6202,3,6	E-51,2,3,6
			Panasonic Lumix DMC-L12,4	E-5102,3	E-5202,3	E-4502
			Leica Digilux 32,4	Panasonic Lumix DMC-L102,4,6	E-302,3,6
			E-400	E-31,2,3,6

¹: Staub- und Spritzwasserschutz
²: mit LiveView
³: im Gehäuse integrierter Bildstabilisator
⁴: vollständige Unterstützung des optischen Bildstabilisators O.I.S. von Panasonic
⁵: Display um die horizontale Achse klappbar
⁶: Display um die vertikale Achse schwenkbar und die horizontale Achse drehbar

Eine vollständige Übersicht aller aktuell angebotenen Kameragehäuse findet man auf den Produktseiten des Four-Thirds-Konsortiums.

Micro Four Thirds

Modelle nach dem Micro-Four-Thirds-Standard in der Reihenfolge ihrer Vorstellung in der Öffentlichkeit sind:

2008	2009	2010	2011	2012
Panasonic LUMIX DMC-G1	Panasonic Lumix DMC-GH1	Olympus E-PL1	Olympus E-PL2	Olympus OM-D E-M5
	Olympus E-P1	Panasonic Lumix DMC-G2	Panasonic Lumix DMC-G3
	Panasonic Lumix GF1	Panasonic Lumix DMC-G10	Panasonic Lumix GF3
	Olympus E-P2	Panasonic Lumix DMC-GH2	Olympus E-P3
		Panasonic Lumix GF2	Olympus E-PL3
			Olympus E-PM1
			Panasonic Lumix DMC-GX1

Eine vollständige Übersicht aller aktuell angebotenen Kameragehäuse findet man auf den Produktseiten des Four-Thirds-Konsortiums.

Objektive

Four Thirds

Weitwinkel-Zoom	Standard-Zoom	Tele-Zoom	Makro	Festbrennweite	Telekonverter und Adapter
Olympus 7-14mm f/4,0	Olympus 12-60mm f/2,8-4,0 SWD	Olympus 35-100mm f/2,0	Olympus 35mm Makro f/3,5	Olympus 8mm f/3,5 Fisheye	Olympus EC-14 1,4x Telekonverter
Olympus 9-18mm f/4,0-5,6	Olympus 14-35mm f/2,0 SWD	Olympus 40-150mm f/4,0-5,6	Olympus 50mm Makro f/2,0	Sigma 24mm f/1,8 Makro	Olympus EC-20 2,0x Telekonverter
Sigma 10-20mm f/4,0-5,6 HSM	Olympus 14-42mm f/3,5-5,6	Olympus 50-200mm f/2,8-3,5 SWD	Sigma 105mm f/2,8 Makro	Leica 25mm f/1,4	Olympus EX-25 Extension Tube
Olympus 11-22mm f/2,8-3,5	Leica 14-50mm f/2,8-3,5 O.I.S.	Sigma 50-500mm f/4,0-6,3 HSM	Sigma 150mm f/2,8 HSM	Olympus 25mm f/2,8 Pancake	Olympus MF-1 OM-System-Adapter
	Leica 14-50mm f/3,8-5,6 O.I.S.	Sigma 55-200mm f/4,0-5,6		Sigma 30mm f/1,4 HSM
	Olympus 14-54mm f/2,8-3,5	Sigma 70-200mm f/2,8 HSM ??		Sigma 50mm F1,4 EX DG HSM
	Leica 14-150mm f/3,5-5,6 O.I.S.	Olympus 70-300mm f/4,0-5,6		Olympus 150mm f/2,0
	Sigma 18-50mm f/2,8 Makro	Olympus 90-250mm f/2,8		Olympus 300mm f/2,8
	Sigma 18-50mm f/3,5-5,6	Sigma 300-800mm f/5,6 HSM
	Olympus 18-180mm f/3,5-6,3

Erläuterung: SWD/HSM = Objektiv mit Ultraschallantrieb, O.I.S. = Objektiv mit optischem Bildstabilisator

Micro Four Thirds

Marke	Weitwinkel-Zoom	Standard-Zoom	Tele-Zoom	Super-Zoom	Makro	Festbrennweite	Telekonverter und Adapter
Leica					DG Makro-Elmarit 45 mm f/2,8 ASPH O.I.S.	DG Summilux 25 mm f/1,4 ASPH
Olympus	M.Zuiko Digital ED 9-18 mm f/4,0-5,6	M.Zuiko Digital ED 14-42 mm f/3,5-5,6 M.Zuiko Digital 14-42 mm f/3,5-5,6 II M.Zuiko Digital ED 12-50 mm f/3,5-6,3 EZ PowerZoom	M.Zuiko Digital ED 40-150 mm f/4.0-5.6 M.Zuiko Digital ED 75-300 mm f/4.8-6.7	M.Zuiko Digital ED 14-150 mm f/4-5,6 AF		M.Zuiko Digital 17 mm f/2,8 M.Zuiko Digital ED 12 mm f/2.0 M.Zuiko Digital 45 mm f/1.8	Adapter2 für Olympus OM, Leica M, Leica R, Canon FD, Pentax K, Minolta MD/MC, Nikon, Sony/Minolta AF, Contax/Yashica, Tamron Adaptall, M42 und T2
Panasonic	Lumix G Vario 7-14 mm f/4,0	Lumix G Vario 14-45 mm f/3,5-5,6 O.I.S. Lumix G 14-42 mm f/3.5-5.6 ASPH. O.I.S. Lumix G X Vario PZ 14-42 mm f/3.5-5.6 Asph. Power O.I.S.	Lumix G Vario 45-200 mm f/4,0-5,6 O.I.S. Lumix G HD 100-300 mm f/4,0-5,6 O.I.S. Lumix G X Vario PZ 45-175 mm f/4,0-5,6 Asph. Power O.I.S.	Lumix G Vario HD 14-140 mm f/4,0-5,8 O.I.S.		Lumix G 20 mm f/1,7 ASPH Lumix G 8 mm Fisheye f/3,5 Lumix G 12 mm 3D Lens f/12 Lumix G 14 mm f/2,5 Asph	DMW-MA11
SLR Magic, Voigtländer, Walimex und Andere				Walimex Pro 650–1300 mm f/8–16		Hyperprime 50 mm f/0,95 Hyperprime 12mm f/1,6 Toylens 11 mm f/1,4 Toylens 26 mm f/1,4 SLR Magic 35 mm f/1,7 Walimex 7,5 mm f/3,5 Voigtländer NOKTON 25 mm f/0,95

¹ Adapter für die Verwendung von Four-Thirds-Objektiven an Micro-Four-Thirds-Kameragehäusen
² ohne Programmautomatik und Autofokus, mit Belichtungsmessung (Arbeitsblendenmessung/Zeitautomatik)

Des Weiteren vertreibt Carl Zeiss eine Reihe von cinematografisch optimierten Objektiven (Brennweitenbereich von 18–100 mm bei Bildkreisen für Kleinbildkameras) mit mft-Bajonett . Auch Schneider-Kreuznach, und Sigma haben (Februar 2011) angekündigt, für Micro Four Thirds Objektive zu entwickeln.

Literatur

• Späth Frank: Olympus E-System, November 2003, ISBN 3-925334-65-3
• Späth Frank: Lumix G: System Fotoschule, Juli 2010, ISBN 978-3941761056

Weblinks

• Photoscala: Vergleichsgrafiken und Erläuterungen zu Micro Four Thirds
• Systemkamera-Forum (deutsch)
• Olympus: Four-Thirds-Standard
• Unabhängiges Forum zu den Micro-FourThirds-Kamera von Panasonic